【正文】 (a)縫紉機送布機構(b)篩料機機構(c)推土機鏟土機。若機構的原動件數目大于機構的自由度目時，則機構就根本不能運動或機構中最薄弱的環(huán)節(jié)將發(fā)生損壞，故此時機構是時不能應用的。這時機構的運動將遵循最小摩擦定律，而首先沿阻力最小的方向運動。機構可動的條件是機構的自由度數目必須大于零或大于等于1。22當機構的原動件數少于或多于機構的自由度時，機構的運動將發(fā)生何種情況？ 解：機構具有確定運動的條件是機構原動件的數目等于機構自由度的數目。24 設計人員為什么需要熟悉材料機械性質？解：設計人員只有熟悉材料機械性質，才能根據零件的要求正確的選擇材料。23 載荷和應力分別有哪兩大類？ 解：載荷大體可分兩類，(1)靜載荷——逐漸加到一定數值后，大小和方向都不變化或變化很小的載荷；(2)動載荷——突然加的、大小和方向隨時問變化的或沖擊性的載荷。常見的失效形式有：(1)應力過大；(2)變形過大；(3)磨損嚴重；(4)產生打滑；(5)產生共振；(6)聯接松脫。機械設計的步驟：明確設計任務，總體設計，技術設計，樣機試制等。12解：評價產品的優(yōu)劣的指標有哪些？ 解：產品的性能、產品的13機械零件常用的材料有哪些？為零件選材時應考慮哪些主要要求？ 解：制造機械零件的材料目前用得最多的是金屬材料，其又分為鋼鐵材料和非鐵材料（如銅、鋁及其合金等）；其次是非金屬材料（如工程塑料、橡膠、玻璃、皮革、紙板、木材及纖維制品等）和復合材料（如纖維增強塑料、金屬陶瓷等）。變型設計通常指人們?yōu)檫m應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標準型的變型產品，如：。105=3960N 圓周力Ft==d328第三篇：機械設計基礎習題解答(15)機械設計基礎教材習題參考解答（第一章~第五章）目錄第1章機械設計概論 _______________________________ 2 第2章機械零件尺寸的確定 _________________________ 3 第3章平面機構運動簡圖及平面機構自由度 ___________ 4 第4章平面連桿機構 _______________________________ 6 第5章凸輪機構 __________________________________ 11第1章機械設計概論思考題和練習題11舉例說明什么是新型設計、繼承設計和變型設計。103Nmm n3232T2180。106180。[解]（1）求作用在軸上的力扭矩T=180。110119 圖示為單級直齒圓柱齒輪減速器的 輸出軸簡圖，齒輪的分度圓直徑及支點間的距離如圖1116所示，齒輪與兩軸支承對稱分布。600=，取A=110，則n2=3d1179。118 一直齒圓柱減速器如圖1115所示，z2=22，z3=77，由軸Ⅰ輸入的功率P=20kW，軸Ⅰ的轉速n1=600r/min，兩軸材料均為45號鋼，試按轉矩初步確定兩軸的直徑。中，a意義如何？取值如何確定？ [解]a為由扭矩性質而定的折合系數。則L=j5180。表106，[s]==109 如圖1041所示為一螺栓聯接，螺栓的個數為2，螺紋為M20，試計算該聯接允許傳遞的靜載荷FR。10000則d1179。[解]松螺栓聯接設計公式d1179。rv108 如圖1040 所示為某機構上拉桿頭用普通粗牙螺紋聯接。當量摩擦角rv，在摩擦因數一頂的情況下，牙型斜角b越大，則當量摩擦角rv越大，效率越低，自鎖性能越好，所以在螺旋傳動中，為了提高效率，采用牙型斜角b小的螺紋，如矩形螺紋、梯形螺旋傳動中，為了提高效率，采用了提高自鎖性能，應采用牙型斜角大的螺紋，如三角形螺紋。10．鏈輪的結構設計 略。9．計算壓軸力FQ由式（915），FQ=KQF，取KQ=4=749N =KQF=180。21=，取z2=67。已知電動機轉速n1=960rgmin1,試確定大、小鏈輪齒數、鏈條節(jié)距、傳動中心距、鏈節(jié)數以及作用在鏈輪軸上的壓力。2p(10043)+(10043)8()(L)+(L)8()[解] d1=d2===()sin()z123Posin(180z2)=(180)63=a=z1+z2z1+z22z2z12249。96 一滾子鏈傳動，鏈輪z1=23,z2=63,鏈條型號為08A，鏈長Lp=100節(jié)。鏈輪齒數越多，分度圓直徑的增量就越大，所以鏈節(jié)越向外移，因而鏈從鏈輪上脫落下來的可能性也就越大，鏈的使用壽命也就越短，因此通常限制大鏈輪的齒數z2163。略。180。==(9)計算壓軸力由式（839）得壓軸力為FQ=2zF0sin(a/2)=2180。(1)+180。(8)確定初拉力查表81，q=,并由式（=(1)+qv2zvka500180。180。1400=490mm(6)小帶輪包角a1=180o=180oD1D2=180。450p由表82對工A型帶選用基準長度Ld=1400mm,然后計算實際中心距，由式（834）得a=450+(14001362)=469mm2中心距變動范圍：amin=180。450+180。1000在525m/s范圍內，所以帶速合適。1440v===180。（4）驗算帶速pD1n1p180。90180。[解](1)確定計算功率Pca=KAP=5kw其中KA=1(表83)（2）選擇帶的型號為A型。=+D1(D2D1)2(2)L=p()+2a+= D1125(3)n2=n1=1440180。試求：（1）小帶輪的包角；（2）帶長；（3）不考慮帶傳動的彈性滑動時大帶輪的轉速；（4）。[解] FV1000180。86 為什么V帶剖面的楔角為40o，而帶輪的槽角則為32o、34o、36o及38o？ [解]由于帶在帶輪上彎曲時要產生橫向的楔角邊小。85 帶傳動的失效形式有：①打滑；②疲勞破壞。在實際工作中1323334打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上的全面滑動。平衡試驗有靜平衡試驗和動平衡試驗兩種。動平衡條件：慣性力的合力偶矩都等于零。77剛性回轉的動平衡和靜平衡，而動平衡不僅是慣性力平衡，而且要慣性力矩也平衡。82975 機械平衡的目的是什么？ [解]目的：完全或部分地消除慣性力的影響，減小或消除附加的動壓力，減輕有害的機械振動。2P= 67 某自動機床工作轉臺要求有6個工作位置，轉臺靜止時完成加工工序，最長的工序時間為5s，原動機轉動速度為720r/min，槽輪與撥盤之間的中心距a163。66 設計一外嚙合棘輪機構，已知棘輪的模數m=10mm，棘輪的最小轉角qmax=12o，試設計該棘輪機構。65 不完全齒輪機構與普通齒輪機構的嚙合過程有何異同點？[解]在不完全齒輪機構中，主動輪1連續(xù)轉動，當輪齒進入嚙合時，從動輪2開始轉動，當輪1上的輪恥退出嚙合時，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實現從動齒輪2的間歇轉動。通過適當選擇從動件的運動規(guī)律和合理設計凸輪 的輪廓曲線，可減小動載荷和避免沖擊，以適應高速運轉的要求。526上的圓柱銷，使從動盤作間歇運動。 如圖所示輪系中，已知各輪齒數為：z1=34,z2=40, z2’=30, z3=18, z3’=38, z1’=24,z4=36，z4’=22。187。=n110001000180。i12z2114聯立二式得 i51= 當車行一公里時C軸的轉數為n1=1000轉，此時5轉過一轉，p180。231=1=z5z424180。[解] 定軸輪系12 n1z=1n2z2行星輪系344’5(P)2(H)2i52=1i52=1z4162。當車行1km時，表上的指針剛好回轉一周。22差動輪系32’4 Hi34=n3nHz=4n4nHz3即50nH369==n4nH8020聯立二式得 n4=，已知蝸桿1和5的頭數為1，且均為右旋，3Hi34=n3nHz=4n4nHz3Hi46=zn4nHn1nH9==6=n6nHn6nHz44求聯立得ni1H=1=(2)456H組成行星輪系HHi46=i16=zn1nH9=6=0nHz44得 i1H= 如圖所示自行車里程表機構中，C為車輪軸，P為里程表指針。300nH32180。z5100因，n5=nH，則i1H=n1=514 在圖所示輪系中，已知各輪齒數為：z1=26,z2=32, z2’=22,z3=80,z4=80，又n1=300 r/min，n3=50 r/min兩者轉向相反，試求齒輪4的轉速n4的大小和方向。=5=3162。30定軸輪系339。102=23==162。試求該輪系的傳動比i1H。40180。309=45==n5nHz3162。[解] 定軸輪系123i13=zn1=3=3 n3z1行星輪系3’44’5 i3H162。72又iAB=則i75=511 如圖所示的輪系中，已知各輪齒數為：z1 = z3,nH=100r/min,n1=20 r/min,試求下列兩種情況下輪3的轉速n3：（1）當n3與nH同向時：（2）當n1與nH相反時。40===180。1n7z515180。40=z2z3z5z828180。[解] iAB=nAzB==72nBzAz1z4z7z915180。z3162。38180。42180。162。59 在圖中所示的車床變速箱中，已知各輪齒數為z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動機轉速為1450r/min，若移動三聯滑移齒輪a使齒輪3’和4’嚙合,又移動雙聯滑移齒輪b使齒輪5’和6’嚙合，試求此時帶輪轉速的大小和方向。重復上述方法，直至找出所有的周轉輪系后，剩余的便是定軸輪系。因為混合輪系不是一個基本周轉輪系。56 計算混合輪系傳動比的基本思路是什么？能否通過給整個輪系加上一個公共的角速度（wH）的方法來計算整個輪系的傳動比？為什么？[解] 基本思路：（1）區(qū)分基本輪系（2）分別列出基本輪系的計算公式；（3）找出基本輪系間的關系；（4）聯立各式，求出要求的傳動比。[解]（1）Fa2=Fa3即2T12iTtanacosd1=11tanbdm1d3 得sinb=,b=（3）如圖。（1）欲使軸Ⅱ上的軸向力在軸承上的作用完全抵消，求斜齒輪3的螺旋角的大小和旋向。423 在圖示直齒圓錐斜齒圓柱齒輪減速器中，已知錐齒輪m=5mm,z1=25,z2=60,齒寬b=50mm。（4）畫出Ⅱ軸聯同齒輪2和3一體的空間受力圖。98= da1=+2mn= zv1= da2=+2mn= df1== df2==418 設計一對外嚙合圓柱齒輪，已知z1=21,z2=32,mn=2,實際中心距為55mm，問：（1）該對齒輪能否采用標準直齒圓柱齒輪傳動？（2）若采用51617（1）標出輸入軸Ⅰ和中間軸Ⅱ的轉向（2）確定并標出齒輪2和3的齒輪旋向，要求使Ⅱ軸上所受軸向力盡可能小。250得b== mt=mn4== tanantan20o tanat=== at== zv1== d1=180。[sF]1=417 已知一對正常齒漸開線標準斜圓柱齒輪a=250mm,z1=23,z2=98,mn=4mm試計算其螺旋角、端面模數、端面壓力角、當量齒數、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。3（2）查許用應力[sF]由圖423c，sFlim1=185N/mm2；由圖423b，sFlim2=130N/mm2。m=2mm，a=80mm。415 現需要傳動比i=3的一對漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，有三個壓力角相等的漸開線標準直齒圓柱齒輪，它們的齒數分別為z1=20，z2=z3=60,齒頂圓直徑分別為da1=44mm，da2=124mm，da3=，問哪兩個齒輪能用？中心距a等于多少？并用作圖法求出它們的重合度e。z=414 試根據漸開線特性說明一對模數相等，壓力角相等，但齒數不等的漸開線標準直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓和齒根圓齒厚是否相等，哪個較大。42時，dfdb；反之，當z163。1= == aa= ra== 試比較正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？ [解] db=dcosa=mzcos20odf==m()dfdb=m()=m()由上式可見，當齒數z增大時，（dfdb）值亦增大。5180。5180。=85mmdb1=40cos20o==90cos20o==2p==e= 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪 m=5mm，a=20o，z=45，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。2=94mmdf1=402180。2====40+2180。45=90mmha=1180。[解]d1=2180。1000mm。輪輻式結構，用于400163。腹板式結構，用于da163。結構型式：齒輪軸，用于直徑很小的場合；實心結構，用于da163。[解] 兩對齒輪接觸強度相同，彎曲強度第二對較高。兩對齒輪精度為8級，小齒輪轉速均為1450r/min，其它條件分別相同。閉式硬齒面齒輪傳動設計準則：按彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度設計；閉式軟齒面齒輪傳動設計準則：按接觸疲勞強度設計，校核彎曲疲勞強度；開式齒輪傳動設計準則：按彎曲疲勞強度設計。原因是展成法加工時，刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點超過了被切極 的。不同。44 漸開線的形狀取決于什么？若兩個齒輪的模數和齒數分別相等，但壓力角不同，他們齒數不同，他們齒廓漸開線形狀是否相同？一對相嚙合的兩個齒輪，若它們的齒數不同，他們齒廓的漸開線形狀是否相同？[解] 取決于基圓的大小。節(jié)圓是過節(jié)點所作的兩個相切的圓。其中后四個是標準的，標準值不相同。直齒輪端面模數是標準值；斜齒法面模數是標準值；蝸桿蝸輪中間平面上的模數是標準值；圓錐齒輪大端的模數是標準值。[解] 才用反轉原理，即給整個機構加上一個反向轉動，各構件之間的相對運動并不改變，根據這一原理，設想給整個凸輪機構加上一反向轉動（即加上一個凸輪角速度轉向相反、數值相等繞凸輪回轉中心0的角速度（w）的轉動），則凸輪處于相對靜止狀態(tài)，從動件一方面隨機架以角速度（w）繞0點轉動，另一方面又按給定的運動規(guī)律作往復移動或擺動。選擇凸輪時，應考慮凸輪和從動件的相對運動形式 從動件的運動形式等。45第三章 凸輪機構31 從動件的常用運動規(guī)律有哪種？